JPS61129963A - 電荷転送装置の信号出力回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は信号出力回路に係り、具体的には電荷結合素子
（以下、ＣＯＤと記す。）を用いた電荷転送装置の出力
部における低雑音化に関する。

背景技術 たとえば、ＣＯＤ転送素子の信号出力部に浮動拡散型増
幅器を使用したものがある。この増幅器は、電荷結合部
より転送された信号電荷をその拡散容量に蓄積させ、こ
の蓄積電荷に対応した電圧を、たとえばＭＯＳ　ＦＥＴ
などの高入力インピーダンス素子で構成された増幅器で
検出するものである。拡散容量の蓄積電荷は、電荷結合
部よりの電荷注入に先立って、所定のリセット電圧に接
続されたリセットトランジスタにてリセットされる。

ところで、このリセット電圧や、リセットトランジスタ
を駆動するためのリセットノクルスの振幅が何らかの原
因により変動すると、これに応じて拡散容量におけるリ
セット状態のレベルが変動する・ｐたがって、その後に
蓄積され読み出される信号のレベルもこれに応じて変動
し、信号に雑音が含まれることになる。

たとえば、このような電荷結合素子を適用した撮像装置
では、素子を駆動するための様々なタイミング発生回路
が設けられ、これは基本発振周波数からの分周に起因す
る周期的な雑音を発生する。この雑音は、前述のリセッ
ト電圧やリセットパルスの振幅を変動させ、ひいては、
これから読み出される映像信号にも、前述のリセ、トレ
ペル変動による雑音が含まれることになる。この雑音は
周期性があるので、その映像信号から再生される映像に
は、視覚的に目障りな固定ツクターンノイズが現われる
ことになる。−目的 本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、出力部に
おけるＳ／Ｎの向上を図った電荷転送装置の信号出力回
路を提供することにある。

発明の開示 本発明は、転送された信号電荷が最終的に蓄積されるＣ
ＯＤの基板表面に形成された第１の拡散層と実質的に同
一の容量の第２の拡散層を、前記ＣＣＤの同一基板表面
に形成し、これら二つの拡散層による拡散容量を実質的
に同一の電位で且つ同時にリセットすると共に、これら
二つの拡散容量に発生する電圧の差電圧を差動増幅器に
より検出することにより、信号電荷が蓄積される拡散容
量をリセットする際に発生する雑音成分を除去するもの
である。

実施例の説明 本発明のより良き理解のために、本発明の詳細な説明に
先立って従来技術によるいわゆるフローティング・ディ
７ユーノヨン型検出増幅器を出力部に用いた電荷転送装
置の信号出力回路の構成を、説明する。第３図を参照す
ると、この例においては２相駆動方式のＣＣＤについて
記載されており、とのＣＣＤ　１０を構成するＰ型シリ
コン基板１２の表面には、電荷転送路を形成するための
デー）電極１１のアレイが形成されている。このアレイ
の終端のデート電極１１に隣接して出力ｆ−）　１４が
形成され、さらにこれに隣接してＮ型の拡散層１６が形
成されている。

この拡散層１６はリセッＩｎ’−）１８を介してリセッ
ト電圧ｖＲが印加されるように電源に接続され、また拡
散層１６による拡散容量ＣＤに現われる電圧はバッファ
アンｆＡ１に入力され、バッファアンプＡ１よりＣＣＤ
　１０の出力電圧ｖ０８として取り出されるように構成
されている。

尚、出力ブート１４には常に一定のダート電圧ｖ０が印
加され、出力デート１４は開いた状態にある。

上記構成において、第４図（ａ）　ｌ　（ｂ）に示すタ
イミングで水平転送パルスφＨ１、φＨ２が各ケ０−ト
電極１１に印加されると、ｒ−ト電極１１の下の電荷蓄
積領域に蓄積されている信号電荷Ｑは順次、出力ダート
１４へ向って転送され、出力ブート１４を介して拡散層
１６による拡散容量ＣＤに送り込まれる。これは拡散容
量ＣＤにおいて電圧Ｑ／ＣＤとして現われる。そして電
圧Ｑ／ＣＤはバッファアン７’Ａ１に入力され、バッフ
ァアン７’Ａ１よりＣＣＤ　１０の出力電圧ｖ０．とし
て取り出される。

一方、拡散容量ＣＤ（既にＱ／ＣＤまで充電されている
。）は第４図（ｃ）　Ｋ示すように、リセットダート１
８に周期的に印加されるリセットパルスφＲ８に同期し
てリセット電圧ＶＲにリセットされる（例えば時刻ｔ□
　）。次に、出力ｒ−ト１４に隣接するデート電極１１
下のシリコン基板１２中の表面付近に形成されるポテン
シャルの井戸が該ｒ−）電極の一つ手前のダート電極下
のシリコン基板１２の表面付近に形成されるポテンシャ
ルの井戸より浅くなるように水平転送ノクルスφＨ１、
φＨ２のレベルが変化する時点（例えば時刻ｔｚ）で、
それまで終端のｙ−ト電極１１の基板１２の表面付近に
蓄積されていた信号電荷Ｑ１が拡散容量ＣＤに送り込ま
れる。

このような構成の従来の電荷転送装置にあっては、リセ
ット電圧ｖ８あるいはリセットゲート１８を動作させる
ためのリセッ）　ｉ４ルスφＲ８の振幅が変動すると、
その変動によりリセ、トレペルが変動し、雑音が発生す
る。このリセット電圧ＶＲあるいはリセットノクルスφ
Ｒ８の振幅変動が、例えば各回路部の同期信号を発生す
るタイミング・ぞルス発生回路からの飛込み雑音である
場合には周期的雑音となり、電荷転送装置をテレビカメ
ラ等の撮像装置に使用する場合には画像上で固定パター
ン雑音となるという問題があった。

次に添付図面を参照して本発明による電荷転送装置の信
号出力回路の実施例を詳細に説明する。第１図には本発
明による電荷転送装置の信号出力回路の一実施例の構成
が示されている。

本実施例が従来例と構成上具なる点は転送される信号電
荷が畢終的に蓄積される拡散層１６とは別に、実質的に
同一の容量となるような第２の拡散層２２を、出力ｆ−
１−１４と実質的に同じｒ−ト電位ｖＧが印加されろ出
カケ”　−ト２０とを形成し、これら拡散層１６．２２
をそれぞれダート２４．２６を介してリセ、トケ９−ト
２８に接続すると共に、拡散層１６．２２による拡散容
量ＣＤ、　Ｃ，、に発生する電圧をそれぞれ差動増幅器
３０の非反転入力３２および反転入力３４に入力するよ
うにした点である。これによって差動増幅器３０の出力
には両人力３２と３４の差の電圧が出力される。その他
の構成は全く同様でよい。なお、出力ゲート２０はこれ
を含めた第２．拡散層２０の容量が、出力ｒ−ト１４を
含めた第１の拡散層１６の容量に対して実質的に同じと
なるように設けられたものであるのでこれらの容量が実
質的に同じとなれば必ずしも必要ではないが、次の如く
この出力ｙ　−ト２０を設けることにより有利となる。

即ち第２の拡散層２２及び出力ダート２０は第１の拡散
層１６及び出力ｒ　−）　１４と実質的に同じ形状や不
純物濃度にて形成することができるので設計上製造工程
上有利であ′る。

上記構成において、第２図（ａ）　ｌ　（ｂ）に示すタ
イミングで水平転送パルスφＭｌ　、φＨ２が各ダート
電極に印加されることにより信号電荷Ｑは各ゲート電極
１１の下に隣接して形成されたＭＯ８容量に順次、転送
される。この電荷Ｑは出力ダート１４が常時、開いてい
るので最終的に拡散層１４による拡散層１−ＣＤに転送
され、蓄積される。

そして一定時間経過後、例えば時刻ｔ１ｏでリセットゲ
ート２８の動作に先立ってケ’　−トＡ？ルスφＴの印
加によりケ”−ト２４，２６が開き（第２図（ｄ）　）
　、拡散容量ＣＤ、ＣＤａが互いに並列接続される形と
なる。その後、リセットヶ”　−ト２８にリセット・ぐ
ルスφＲ８が印加され（第２図（Ｃ））、リセットゲー
ト２８が開くことにより時刻ｔ工、で拡散容量ＣＤ、Ｃ
Ｄａはリセット電圧ｖＲのレベルにリセットされる。次
に出カケ”　−ト１４に隣接するダート電極１１の下の
シリコン基板１２０表面付近に形成されるポテンシャル
の井戸が該デート電極１１の一つの手前（信号電荷転送
側）のダート電極下のシリコン基板１２の表面付近に形
成されるポテンシャルの井戸より浅くなるように水平転
送・ぐルスφＨ１、φＨ２のレベルが変化する、例えば
時刻ｔ１□の時点から、それまで終端のｒ−）電極１１
の基板１２の表面付近に蓄積されていた信号電荷Ｑ２の
拡散容量ＣＤへの転送が開始され、時刻ｔ１３でその転
送動作は終了する。

以上の動作中、拡散容量Ｃ８，ＣＤＩＬに発生する電圧
は常時、差動増幅器３０に入力される。ここで拡散層１
６による拡散容量Ｃ８にのみ信号電荷Ｑが転送される、
換言すれば信号電圧Ｑ／ＣＤが発生するが、リセットゲ
ート２８に印加されるリセット電圧ｖＲあるいはリセッ
ト・クルスφＦｔＳの振幅の変動による雑音成分は同相
で拡散容量ＣＤ、ＣＤａの両者に印加されることになる
ので、差動増幅器３０の出力端にはリセットｙ−ト２８
に印加されるリセット電圧またはリセットノ４ルスの振
幅の変動に起因する雑音成分が除去されたＣＣＤ信号電
圧ｖ０．（第２図（ｅ））が得られる。

またリセットゲートがスイッチングする際に発生する熱
雑音も同相で前記拡散容量Ｃｐ　ｙ　Ｃｏａの両者に印
加されるので、同様に除去される。

以上に説明した実施例ではダート２４　、２６゜２８及
び差動増幅器３０は他の素子と同様に同一のＰ型シリコ
ン基板１２上に形成されているが、これに限定されるこ
となく、例えば第５図に示すように拡散容量ＣＤ、ＣＤ
ａに発生する電圧をそれぞれ、他の素子と同様に同一基
板１２上に形成された二つのバッファアンプ４０．４２
を介して、端子４４．４６から出力するように構成して
もよい。この場合、２つの出力４４゜４６は、この集積
回路１０の外に設けられた差動増幅器３０ａに入力され
、増幅器３０ａにて両人力の差の電圧が形成され出力３
６ａに出力される。この場合にも第１図に示す実施例と
同様の効果が得られる。

効果 以上に説明したように本発明によれば、転送される信号
電荷が最終的に蓄積される拡散容量を周期的にリセット
する際に、リセット電圧、リセット・クルス振幅等の変
動に起因する雑音成分が除去できるので電荷転送装置の
出力部におけるＳ／Ｎの向上が図れる・ またこの、電荷転送装置を撮像装置に適用する場合には
、再生画像における目に付き易い固定ｉ４ターン雑音を
除去でき、画像の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電荷転送装置の信号出力回路の一
実施例の構成を示す回路図、第２図は第１図に示した信
号出力回路の各部の動作を示す波形図、 第３図は従来の電荷転送装置の信号出力回路の構成を示
す回路図、 第４図は第３図に示した信号出力回路の各部の動作を示
す波形図、 第５図は本発明の他の実施例による信号出力回路を示す
回路図である。 ｌ　Ｏ・・・ＣＣＤ １２・・・Ｐ型シリコン基板 １４．２０・・・出力ｒ−ト １６．２２・・・拡散層 ２４．２６・・・ｒ−ト ２８・・・リセットゲート ３０・・差動増幅器　、 特許出願人　　富士写真フィルム株式会社　１　　°。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　半導体基板において電荷を転送する電荷転送路の終端
   に形成され、該転送路を転送される信号電荷を蓄積する
   第１の容量手段と、 第１の容量手段をリセットするリセット手段とを有し、
   該電荷転送路を転送された信号電荷に応じた信号を出力
   する電荷転送装置の信号出力回路において、該回路は、 前記基板に形成され、第１の容量手段と実質的に同じ容
   量を有し、前記リセット手段によってリセット可能な第
   ２の容量手段と、 第１および第２の容量手段に発生する電圧を取り込み、
   該電圧の差の電圧を出力する差動回路手段とを有し、 前記リセット手段は、第１および第２の容量手段を実質
   的に同じ電位で同時にリセットすることを特徴とする電
   荷転送装置の信号出力回路。